基于光子晶体光纤的非线性光学频率转换

超短激光脉冲在光子晶体光纤中的非线性光学效应在近年来成为研究热点。然而，总结前人工作时发现：（1）光子晶体光纤中的非线性光学效应并不像相位匹配晶体那样可以事先预见，往往需要根据实验结果反推其中的物理机制。（2）许多非线性光学效应产生的物理机制，如蓝移色散波产生过程中的相位匹配及能量转移问题等还有待于深入研究。本项目旨在：（1）通过实验研究激光在光子晶体光纤中新颖的非线性光学效应，结合数值模拟，揭示尚不清楚的物理机理，丰富非线性光学的研究内容；（2）结合实际应用如非线性光谱学、光化学、生物成像等领域需要的波长在可见光区特别是蓝绿色波段的可调谐光源，研制基于光子晶体光纤中四波混频过程产生的反斯托克斯波、光孤子诱导的色散波、三次谐波等的高峰值功率可调谐光源。开展实验和理论研究，揭示影响物理过程的因素，探索其中的关键技术。

光子晶体光纤具有增强的模式限制特性、色散可调控性等优点，可作为有效的光学介质产生丰富的非线性光学效应。本项目开展了飞秒激光脉冲在光子晶体光纤中的非线性光学效应的实验研究，包括超连续光谱产生、四波混频过程、色散波产生。因可见光波段的窄带超短脉冲在非线性光谱学、光化学和生物成像等领域有应用价值，我们特别关注可见光波段的蓝移非孤子辐射的产生，并获得了新颖的实验结果。产生了波长小于泵浦光倍频的蓝移辐射，具有空心光束模式的蓝移辐射等，探索了实现蓝移辐射可调谐的物理条件，丰富了光子晶体光纤中非线性光学研究的内容。尝试了对飞秒激光脉冲在光子晶体光纤中产生的蓝移辐射实现光参量放大，找出了一些关键问题。利用飞秒激光脉冲在全固态光子晶体光纤中成功直写布拉格光栅，在光纤传感领域有应用价值。